JP4191884B2 - 画像処理方法、画像処理装置および画像撮影装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理方法および装置、記録媒体並びに画像撮影装置に関し、特に、画像のノイズ(noise)を除去する画像処理方法および装置、そのような画像処理機能をコンピュータに実現させるプログラムを記録した媒体、並びに、そのような画像処理装置を備えた画像撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
磁気共鳴撮影(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置では、マグネットシステム(magnet system)の内部空間、すなわち、静磁場を形成した空間に撮影の対象を搬入し、勾配磁場および高周波磁場を印加して対象内に磁気共鳴信号を発生させ、その受信信号に基づいて断層像を生成(再構成)する。
【0003】
断層像の細部構造をより良く観察できるようにするために、画像のノイズ(noise)を除去するフィルタリング(filtering)が行われる。フィルタリングはローパスフィルタリング(low−pass filtering)を基本とするが、それだけでは画像の鮮鋭度(シャープネス:sharpness)が低下するので、シャープネスを確保するための処理を付加したフィルタリングが採用される。
【0004】
シャープネスを確保するための処理を付加したフィルタリングでは、元画像において注目画素を含む局所的な領域を複数の態様で設定し、各態様の局所的な領域ごとに画素値の分散を計算し、最も小さい分散が得られた領域の画素値の平均値を求めて、それを注目画素の新たな画素値とするようにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなフィルタリングは、各態様の局所領域について全て画素値の分散を求めてからその最小値を抽出するので、フィルタリングの処理速度が遅くなる。
【0006】
そこで、本発明の課題は、フィルタリングを能率良く行う画像処理方法および装置、そのような画像処理機能をコンピュータに実現させるプログラムを記録した媒体、並びに、そのような画像処理装置を備えた画像撮影装置を実現することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)上記の課題を解決するための1つの観点での発明は、元画像において注目画素を含む局所的な領域を複数の態様で設定し、画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを前記複数の態様の領域について順次に行い、前記分散の値が最初に前記範囲に入った領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する、ことを特徴とする画像処理方法である。
【0008】
この観点での発明では、画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを複数の態様の領域について順次に行い、分散の値が最初に範囲に入った領域の画素値の平均値を注目画素の新たな画素値とするので、分散の計算回数を減らすことができ、フィルタリングの能率が上がる。
【0009】
(2)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記領域は1次元的領域である、ことを特徴とする(1)に記載の画像処理方法である。
この観点での発明では、(1)に加えて、分散の計算領域を1次元的領域としたので、エッジ状の構造を明確化するフィルタリングを行うことができる。
【0010】
(3)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記範囲の上限は前記元画像のノイズの分散である、ことを特徴とする(1)または(2)に記載の画像処理方法である。
【0011】
この観点での発明では、(1)または(2)に加えて、範囲の上限を元画像のノイズの分散としたので、元画像の構造に適合したフィルタリングを行うことができる。
【0012】
(4)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記複数の態様の領域の分散の値がいずれも前記範囲に入らないときは前記分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する、ことを特徴とする(1)ないし(3)のうちのいずれか1つに記載の画像処理方法である。
【0013】
この観点での発明では、(1)ないし(3)のうちのいずれか1つに加えて、分散の値がいずれも範囲に入らないときは分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を注目画素の新たな画素値とするので、相対的に最も矛盾が少ない画素値を得ることができる。
【0014】
(5)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、元画像において注目画素を含む局所的な領域を複数の態様で設定する領域設定手段と、画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを前記複数の態様の領域について順次に行う分散計算/判定手段と、前記分散の値が最初に前記範囲に入った領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する画像形成手段と、を具備することを特徴とする画像処理装置である。
【0015】
この観点での発明では、画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを複数の態様の領域について順次に行い、分散の値が最初に範囲に入った領域の画素値の平均値を注目画素の新たな画素値とするので、分散の計算回数を減らすことができ、フィルタリングの能率が上がる。
【0016】
(6)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記領域は1次元的領域である、ことを特徴とする(5)に記載の画像処理装置である。
この観点での発明では、(5)に加えて、分散の計算領域を1次元的領域としたので、エッジ状の構造を明確化するフィルタリングを行うことができる。
【0017】
(7)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記範囲の上限は前記元画像のノイズの分散である、ことを特徴とする(5)または(6)に記載の画像処理装置である。
【0018】
この観点での発明では、(5)または(6)に加えて、範囲の上限を元画像のノイズの分散としたので、元画像の構造に適合したフィルタリングを行うことができる。
【0019】
(8)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記複数の態様の領域の分散の値がいずれも前記範囲に入らないときは前記分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する他の画像形成手段、を具備することを特徴とする(5)ないし(7)のうちのいずれか1つに記載の画像処理装置である。
【0020】
この観点での発明では、(5)ないし(7)のうちのいずれか1つに加えて、分散の値がいずれも範囲に入らないときは分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を注目画素の新たな画素値とするので、相対的に最も矛盾が少ない画素値を得ることができる。
【0021】
(9)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、元画像において注目画素を含む局所的な領域を複数の態様で設定し、画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを前記複数の態様の領域について順次に行い、前記分散の値が最初に前記範囲に入った領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する、機能をコンピュータに実現させるプログラムをコンピュータにより読み取り可能なように記録したことを特徴とする記録媒体である。
【0022】
この観点での発明では、記録媒体に記録されたプログラムが、画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを複数の態様の領域について順次に行い、分散の値が最初に範囲に入った領域の画素値の平均値を注目画素の新たな画素値とする、機能をコンピュータに実現させるので、分散の計算回数を減らすことができ、フィルタリングの能率が上がる。
【0023】
(10)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記領域は1次元的領域である、ことを特徴とする(9)に記載の記録媒体である。
この観点での発明では、(9)に加えて、分散の計算領域を1次元的領域としたので、エッジ状の構造を明確化するフィルタリングを行うことができる。
【0024】
(11)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記範囲の上限は前記元画像のノイズの分散である、ことを特徴とする(9)または(10)に記載の記録媒体である。
【0025】
この観点での発明では、(9)または(10)に加えて、範囲の上限を元画像のノイズの分散としたので、元画像の構造に適合したフィルタリングを行うことができる。
【0026】
(12)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記複数の態様の領域の分散の値がいずれも前記範囲に入らないときは前記分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する、機能をコンピュータに実現させるプログラムをコンピュータにより読み取り可能なように記録したことを特徴とする(9)ないし(11)のうちのいずれか1つに記載の記録媒体である。
【0027】
この観点での発明では、(9)ないし(11)のうちのいずれか1つに加えて、分散の値がいずれも範囲に入らないときは分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を注目画素の新たな画素値とする、機能をコンピュータに実現させるので、相対的に最も矛盾が少ない画素値を得ることができる。
【0028】
(13)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、対象から信号を収集する信号収集手段と、前記収集した信号に基づいて元画像を生成する元画像生成手段と、前記元画像において注目画素を含む局所的な領域を複数の態様で設定する領域設定手段と、画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを前記複数の態様の領域について順次に行う分散計算/判定手段と、前記分散の値が最初に前記範囲に入った領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する画像形成手段と、を具備することを特徴とする画像撮影装置である。
【0029】
この観点での発明では、撮影した元画像の画素値の分散を求めて、その値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを複数の態様の領域について順次に行い、分散の値が最初に範囲に入った領域の画素値の平均値を注目画素の新たな画素値とするので、分散の計算回数を減らすことができ、フィルタリングの能率が上がる。
【0030】
(14)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記領域は1次元的領域である、ことを特徴とする(13)に記載の画像撮影装置である。
この観点での発明では、(13)に加えて、分散の計算領域を1次元的領域としたので、エッジ状の構造を明確化するフィルタリングを行うことができる。
【0031】
(15)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記範囲の上限は前記元画像のノイズの分散である、ことを特徴とする(13)または(14)に記載の画像撮影装置である。
【0032】
この観点での発明では、(13)または(14)に加えて、範囲の上限を元画像のノイズの分散としたので、元画像の構造に適合したフィルタリングを行うことができる。
【0033】
(16)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記複数の態様の領域の分散の値がいずれも前記範囲に入らないときは前記分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する他の画像形成手段、を具備することを特徴とする(13)ないし(15)のうちのいずれか1つに記載の画像撮影装置である。
【0034】
この観点での発明では、(13)ないし(15)のうちのいずれか1つに加えて、分散の値がいずれも範囲に入らないときは分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を注目画素の新たな画素値とするので、相対的に最も矛盾が少ない画素値を得ることができる。
【0035】
(17)上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記信号は磁気共鳴信号である、ことを特徴とする(13)ないし(15)のうちのいずれか1つに記載の画像撮影装置である。
【0036】
この観点での発明では、フィルタリングを能率良く行う画像処理装置を備えた磁気共鳴撮影装置を実現することができる。
【0037】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図1に画像撮影装置のブロック(block)図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【0038】
図1に示すように、本装置はマグネットシステム100を有する。マグネットシステム100は主磁場コイル(coil)部102、勾配コイル部106およびRF(radio frequency)コイル部108を有する。これら各コイル部は概ね円筒状の形状を有し、互いに同軸的に配置されている。マグネットシステム100の概ね円柱状の内部空間(ボア:bore)に、撮影の対象300がクレードル(cradle)500に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【0039】
主磁場コイル部102はマグネットシステム100の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象300の体軸の方向に平行である。すなわちいわゆる水平磁場を形成する。主磁場コイル部102は例えば超伝導コイルを用いて構成される。なお、超伝導コイルに限らず常伝導コイル等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【0040】
勾配コイル部106は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス(slice)勾配磁場、リードアウト(read out)勾配磁場およびフェーズエンコード(phase encode)勾配磁場の3種であり、これら3種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部106は図示しない3系統の勾配コイルを有する。
【0041】
RFコイル部108は静磁場空間に対象300の体内のスピンを励起するための高周波磁場を形成する。以下、高周波磁場を形成することをRF励起信号の送信ともいう。RFコイル部108は、また、励起されたスピンが生じる電磁波すなわち磁気共鳴信号を受信する。
【0042】
RFコイル部108は図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【0043】
勾配コイル部106には勾配駆動部130が接続されている。勾配駆動部130は勾配コイル部106に駆動信号を与えて勾配磁場を発生させる。勾配駆動部130は、勾配コイル部106における3系統の勾配コイルに対応して、図示しない3系統の駆動回路を有する。
【0044】
RFコイル部108にはRF駆動部140が接続されている。RF駆動部140はRFコイル部108に駆動信号を与えてRF励起信号を送信し、対象300の体内のスピンを励起する。
【0045】
RFコイル部108にはデータ収集部150が接続されている。データ収集部150はRFコイル部108が受信した受信信号を取り込み、それをビューデータ(view data)として収集する。
【0046】
勾配駆動部130、RF駆動部140およびデータ収集部150には制御部160が接続されている。制御部160は、勾配駆動部130ないしデータ収集部150をそれぞれ制御して撮影を遂行する。
【0047】
マグネットシステム100、勾配駆動部130、RF駆動部140、データ収集部150および制御部160からなる部分は、本発明における信号収集手段の実施の形態の一例である。
【0048】
データ収集部150の出力側はデータ処理部170に接続されている。データ処理部170は、例えばコンピュータ(computer)等を用いて構成される。データ処理部170は図示しないメモリ(memory)を有する。メモリはデータ処理部170用のプログラムおよび各種のデータを記憶している。本装置の機能は、データ処理部170がメモリに記憶されたプログラムを実行することによりを実現される。
【0049】
データ処理部170は、データ収集部150から取り込んだデータをメモリに記憶する。メモリ内にはデータ空間が形成される。データ空間は2次元フ−リエ(Fourier)空間を構成する。データ処理部170は、これら2次元フ−リエ空間のデータを2次元逆フ−リエ変換して対象300の画像を生成(再構成)する。以下、2次元フ−リエ空間をkスペース(k−space)ともいう。データ処理部170は、本発明における元画像生成手段の実施の形態の一例である。
【0050】
データ処理部170は、また、再構成した画像をフィルタリングする機能を有する。データ処理部170は、本発明の画像処理装置の実施の形態の一例である。データ処理部170のフィルタリング機能については後にあらためて説明する。
【0051】
データ処理部170は制御部160に接続されている。データ処理部170は制御部160の上位にあってそれを統括する。データ処理部170には表示部180および操作部190が接続されている。表示部180は、グラフィックディスプレー(graphic display)等で構成される。操作部190はポインティングデバイス(pointing device)を備えたキーボード(keyboard)等で構成される。
【0052】
表示部180は、データ処理部170から出力される再構成画像および各種の情報を表示する。操作部190は、操作者によって操作され、各種の指令や情報等をデータ処理部170に入力する。操作者は表示部180および操作部190を通じてインタラクティブ(interactive)に本装置を操作する。
【0053】
図2に、他の方式の画像撮影装置のブロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【0054】
図2に示す装置は、図1に示した装置とは方式を異にするマグネットシステム100’を有する。マグネットシステム100’以外は図1に示した装置と同様な構成になっており、同様な部分に同一の符号を付して説明を省略する。
【0055】
マグネットシステム100’は主磁場マグネット部102’、勾配コイル部106’およびRFコイル部108’を有する。これら主磁場マグネット部102’および各コイル部は、いずれも空間を挟んで互いに対向する1対のものからなる。また、いずれも概ね円盤状の形状を有し中心軸を共有して配置されている。マグネットシステム100’の内部空間(ボア)に、対象300がクレードル500に搭載されて図示しない搬送手段により搬入および搬出される。
【0056】
主磁場マグネット部102’はマグネットシステム100’の内部空間に静磁場を形成する。静磁場の方向は概ね対象300の体軸方向と直交する。すなわちいわゆる垂直磁場を形成する。主磁場マグネット部102’は例えば永久磁石等を用いて構成される。なお、永久磁石に限らず超伝導電磁石あるいは常伝導電磁石等を用いて構成しても良いのはもちろんである。
【0057】
勾配コイル部106’は静磁場強度に勾配を持たせるための勾配磁場を生じる。発生する勾配磁場は、スライス勾配磁場、リードアウト勾配磁場およびフェーズエンコード勾配磁場の3種であり、これら3種類の勾配磁場に対応して勾配コイル部106’は図示しない3系統の勾配コイルを有する。
【0058】
RFコイル部108’は静磁場空間に対象300の体内のスピンを励起するためのRF励起信号を送信する。RFコイル部108’は、また、励起されたスピンが生じる磁気共鳴信号を受信する。RFコイル部108’は図示しない送信用のコイルおよび受信用のコイルを有する。送信用のコイルおよび受信用のコイルは、同じコイルを兼用するかあるいはそれぞれ専用のコイルを用いる。
【0059】
マグネットシステム100’、勾配駆動部130、RF駆動部140、データ収集部150および制御部160からなる部分は、本発明における信号収集手段の実施の形態の一例である。
【0060】
図3に、磁気共鳴撮影に用いるパルスシーケンス(pulse sequence)の一例を示す。このパルスシーケンスは、グラディエントエコー(GRE:Gradient Echo)法のパルスシーケンスである。
【0061】
すなわち、(1)はGRE法におけるRF励起用のα°パルスのシーケンスであり、(2)、(3)、(4)および(5)は、同じくそれぞれ、スライス勾配Gs、リードアウト勾配Gr、フェーズエンコード勾配GpおよびグラディエントエコーMRのシーケンスである。なお、α°パルスは中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸tに沿って左から右に進行する。
【0062】
同図に示すように、α°パルスによりスピンのα°励起が行われる。フリップアングル(flip angle)α°は90°以下である。このときスライス勾配Gsが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。
【0063】
α°励起後、フェーズエンコード勾配Gpによりスピンのフェーズエンコードが行われる。次に、リードアウト勾配Grにより先ずスピンをディフェーズ(dephase)し、次いでスピンをリフェーズ(rephase)して、グラディエントエコーMRを発生させる。グラディエントエコーMRの信号強度は、α°励起からエコータイム(echo time)TE後の時点で最大となる。グラディエントエコーMRはデータ収集部150によりビューデータとして収集される。
【0064】
このようなパルスシーケンスが周期TR(repetition time)で64〜512回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Gpを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、kスペースを埋める64〜512ビューのビューデータが得られる。
【0065】
磁気共鳴撮影用パルスシーケンスの他の例を図4に示す。このパルスシーケンスは、スピンエコー(SE:Spin Echo)法のパルスシーケンスである。
【0066】
すなわち、(1)はSE法におけるRF励起用の90°パルスおよび180°パルスのシーケンスであり、(2)、(3)、(4)および(5)は、同じくそれぞれ、スライス勾配Gs、リードアウト勾配Gr、フェーズエンコード勾配GpおよびスピンエコーMRのシーケンスである。なお、90°パルスおよび180°パルスはそれぞれ中心信号で代表する。パルスシーケンスは時間軸tに沿って左から右に進行する。
【0067】
同図に示すように、90°パルスによりスピンの90°励起が行われる。このときスライス勾配Gsが印加され所定のスライスについての選択励起が行われる。90°励起から所定の時間後に、180°パルスによる180°励起すなわちスピン反転が行われる。このときもスライス勾配Gsが印加され、同じスライスについての選択的反転が行われる。
【0068】
90°励起とスピン反転の間の期間に、リードアウト勾配Grおよびフェーズエンコード勾配Gpが印加される。リードアウト勾配Grによりスピンのディフェーズが行われる。フェーズエンコード勾配Gpによりスピンのフェーズエンコードが行われる。
【0069】
スピン反転後、リードアウト勾配GrでスピンをリフェーズしてスピンエコーMRを発生させる。スピンエコーMRの信号強度は、90°励起からTE後の時点で最大となる。スピンエコーMRはデータ収集部150によりビューデータとして収集される。このようなパルスシーケンスが周期TRで64〜512回繰り返される。繰り返しのたびにフェーズエンコード勾配Gpを変更し、毎回異なるフェーズエンコードを行う。これによって、kスペースを埋める64〜512ビューのビューデータが得られる。
【0070】
なお、撮影に用いるパルスシーケンスはGRE法またはSE法に限るものではなく、例えば、FSE(Fast Spin Echo)法、ファーストリカバリFSE(Fast Recovery Fast Spin Echo)法、エコープラナー・イメージング(EPI:Echo Planar Imaging)等、他の適宜の技法のものであって良い。
【0071】
データ処理部170は、kスペースのビューデータを2次元逆フ−リエ変換して対象300の断層像を再構成する。再構成した画像はメモリに記憶し、また、表示部180で表示する。
【0072】
画像のノイズを除去するために、データ処理部170において画像のフィルタリングが行われる。フィルタリングは画像再構成の一環として行うようにしても良く、あるいは、再構成画像の観察結果に基づいて、操作者の選択により行うようにしても良い。
【0073】
図5に、データ処理部170による画像フィルタリング動作のフローチャート(flow chart)を示す。同図に示すように、ステップ(step)500で、元画像における注目画素を指定する。注目画素とは、これからフィルタリングによって画素値を確定する画素であり、元画像中の1つの画素が指定される。最初の画素としては、例えば元画像の中央画素等が指定される。
【0074】
次に、ステップ502で、元画像中に局所領域を設定する。局所領域は注目画素を含む局所的な領域である。局所領域は例えば複数の画素の1次元的な連なりとして設定される。なお、局所領域の設定はこれに限るものではなく、適宜で良い。ステップ502の処理を行うデータ処理部170は、本発明における領域設定手段の実施の形態の一例である。
【0075】
局所領域は複数の態様で設定される。局所領域の設定の態様の例を、図6ないし図9に示す。同図に示すように1つの態様では、図6に示すように、注目画素kを中心として垂直に連なる例えば7つの画素からなる領域が設定される。この局所領域を局所領域Aという。なお、画素数は7に限るものではなく適宜で良い。
【0076】
他の態様では、図7に示すように右上がりの45°方向に連なる7つの画素からなる局所領域B、図8に示すように水平に連なる7つの画素からなる局所領域C、および、図9に示すように左上がりの45°方向に連なる7つの画素からなる局所領域Dが、それぞれ設定される。いずれも注目画素kを領域の中心画素とする。これにより、形態を異にする4つの局所領域が設定される。
【0077】
局所領域の設定の態様の他の例を、図10ないし図17に示す。同図に示すように1つの態様では、図10に示すように、注目画素kを中心として垂直に連なる例えば9つの画素からなる局所領域A’が設定される。
【0078】
他の態様では、図11に示すように右上がりの45°方向に連なる9つの画素からなる局所領域B’、図12に示すように水平に連なる9つの画素からなる局所領域C’、図13に示すように左上がりの45°方向に連なる9つの画素からなる局所領域D’、図14に示すように右上がりの67.5°方向に連なる9つの画素からなる局所領域E、図15に示すように右上がりの22.5°方向に連なる9つの画素からなる局所領域F、図16に示すように左上がりの22.5°方向に連なる9つの画素からなる局所領域G、および、図17に示すように左上がりの67.5°方向に連なる9つの画素からなる局所領域Hが、それぞれ設定される。いずれも注目画素kを領域の中心画素とする。これにより、形態を異にする8つの局所領域が設定される。
【0079】
次に、ステップ504で、複数の局所領域のうちの1つを選択する。これによって例えば局所領域Aが選択される。なお、局所領域を図10ないし図17に示したように8種類設定したときは、例えば局所領域A’が選択される。以下、局所領域を図6ないし図9に示したように4種類設定した例で説明するが、図10ないし図17に示したように8種類設定した場合も同様になる。
【0080】
次に、ステップ506で、局所領域における画素値の分散を計算する。分散の計算には次式が用いられる。
【0081】
【数1】
【0082】
ここで、
Pi:画素値
N:画素数
である。
また、
【0083】
【数2】
【0084】
は、局所領域の画素値の平均値である。
次に、ステップ508で、画素値の分散Sが予め定めた限度値Snより小さいか否かを判定する。限度値Snとしては、例えば元画像のノイズの分散を使用する。
【0085】
限度値Snはノイズの分散に限るものではなく、適宜に定めた値であって良い。あるいは、ノイズの分散に一定値を加えた値を上限とし、ノイズの分散から一定値を減じた値を下限値とする許容範囲として設定しても良い。なお、ノイズの分散Snを上限値としたときは、Sn〜0が許容範囲となる。ステップ506および508の処理を行うデータ処理部170は、本発明における分散計算/判定手段の実施の形態の一例である。
【0086】
SがSnより小さいときあるいは許容範囲内であるときは、ステップ510で、局所領域の平均画素値Pmを求め、これを注目画素kの新たな画素値とする。このようにして求めた平均画素値Pmは、局所領域における元画像の構造に適合した画素値となる。その理由は次の通りである。
【0087】
例えば、図6に示した局所領域Aにおいて、元画像の構造がこの画素列に一致する構造、すなわち、例えば垂直方向のエッジ(edge)であるとすると、局所領域Aの画素値は全て元画像の同一構造(エッジ)を表す値を持つ。
【0088】
そのような状況においては、局所領域Aの画素値の分散はノイズの分散より小さくなる、あるいは、ノイズの分散を基準として設定した許容範囲内の値になるので、局所領域Aの平均画素値Pmを注目画素kの画素値として良い。
【0089】
このようにして、局所領域Aにおける元画像の構造(エッジ)を適切に反映した画素値を得ることができる。また複数の画素値の平均であるからノイズが除去される。すなわち、元画像の構造を強調しつつノイズを除去した画素値を得ることができる。
【0090】
SがSnより小さくないときあるいは許容範囲外のときは、局所領域Aは元画像の構造に適合しないので、平均値計算を行う代わりに、ステップ512で、全ての態様の局所領域が処理済みであるか否かを判定し、未済のときはステップ514で局所領域を変更する。これによって、次の局所領域例えば局所領域Bが選択される。
【0091】
そして、ステップ506で、局所領域Bについて画素値の分散を求め、ステップ508でその値を判定する。画素値の分散が基準を満足するときはステップ510で局所領域Bの平均画素値を計算するが、そうでないときはステップ512,514でさらに次の局所領域例えば局所領域Cを選択し、ステップ506,508で画素値分散の計算およびその値の判定を行う。
【0092】
画素値の分散が基準を満足しない間は、局所領域を順次変更しながら画素値の分散を計算してその値を判定する処理を繰り返し、基準を満たす画素値の分散を得た段階で、そのときの局所領域の平均画素値Pmを求めてそれを注目画素kの画素値とする。
【0093】
このように、基準を満たす値が得られたら残りの局所領域についての画素値分散の計算およびその値の判定を省略するので、元画像の構造に適合した注目画素kの値を能率良く求めることができる。
【0094】
いずれの局所領域A〜Dも画素値の分散が基準を満足しないときは、ステップ516で、それまで得られた画素値分散の最小値を抽出し、この最小値を与える局所領域を特定する。
【0095】
次に、ステップ518で、その局所領域の画素値の分散を計算する。これによって、基準を満足しないものの、相対的には元画像の構造に最も適合する(optimum)な局所領域の画素値の平均として、注目画素kの画素値が求められる。
【0096】
このようにして1つの注目画素の画素値を確定した後に、ステップ520で、全ての注目画素について以上の処理を済ませたか否かを判定し、未済の場合はステップ522で注目画素を変更する。これによって例えば隣の画素が新たな注目画素となる。
【0097】
この新たな注目画素について、ステップ502〜518の処理が行われ、その画素値が確定する。以下同様にして、元画像における全ての注目画素が逐一処理される。全ての注目画素の画素値を確定した後に、ステップ524で、確定済みの画素値Pmによって画像を形成する。
【0098】
注目画素は元画像を構成する全画素である。なお、必ずしもそれに限るものではなく、必要に応じて、例えば元画像における関心領域(ROI:Regionof Interest)等、予め設定した領域の画素であって良い。ステップ510および524の処理を行うデータ処理部170は、本発明における画像形成手段の実施の形態の一例である。ステップ516,518および524の処理を行うデータ処理部170は、本発明における他の画像形成手段の実施の形態の一例である。
【0099】
このようにして形成した画像は、ノイズが少なくかつ局所領域における元画像の構造を適正に強調したものとなる。すなわち、元画像を能率良くフィルタリングして品質を高めた画像を得ることができる。フィルタリングした画像はメモリに記憶し、また、表示部180に表示する。
【0100】
以上のような機能をコンピュータに実現させるプログラムが、記録媒体に、コンピュータで読み取り可能なように記録される。記録媒体としては、例えば、磁気記録媒体、光記録媒体、光磁気記録媒体およびその他の方式の適宜の記録媒体が用いられる。記録媒体は半導体記憶媒体であっても良い。本書では記憶媒体は記録媒体と同義である。
【0101】
以上、画像のフィルリングを磁気共鳴撮影装置のデータ処理部で行う例で説明したが、フィルタリングは、例えばEWS(Engineering WorkStation)やPC(personal computer)等、磁気共鳴撮影装置とは別体のデータ処理装置で行うようにしても良いのはもちろんである。
【0102】
また、画像撮影装置が磁気共鳴撮影装置である例で説明したが、それに限るものではなく、例えばX線CT(Computed Tomography)装置、X線撮影装置、PET(Positron Emission Tomography)、ガンマカメラ(γ camera)等、他の方式の画像撮影装置であって良い。
【0103】
また、医用画像を処理する例で説明したが、処理対象は医用画像に限るものではなく、例えば光学器械で撮影したディジタル画像等のノイズ除去にも一般的に適用することができる。
【0104】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、フィルタリングを能率良く行う画像処理方法および装置、そのような画像処理機能をコンピュータに実現させるプログラムを記録した媒体、並びに、そのような画像処理装置を備えた画像撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図3】図1または図2に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図4】図1または図2に示した装置が実行するパルスシーケンスの一例を示す図である。
【図5】図1または図2に示した装置が行う画像処理のフローチャートである。
【図6】局所領域の概念図である。
【図7】局所領域の概念図である。
【図8】局所領域の概念図である。
【図9】局所領域の概念図である。
【図10】局所領域の概念図である。
【図11】局所領域の概念図である。
【図12】局所領域の概念図である。
【図13】局所領域の概念図である。
【図14】局所領域の概念図である。
【図15】局所領域の概念図である。
【図16】局所領域の概念図である。
【図17】局所領域の概念図である。
【符号の説明】
100,100’ マグネットシステム
102 主磁場コイル部
102’ 主磁場マグネット部
106,106’ 勾配コイル部
108,108’ RFコイル部
130 勾配駆動部
140 RF駆動部
150 データ収集部
160 制御部
170 データ処理部
180 表示部
190 操作部
300 対象
500 クレードル
Claims (10)
- 元画像において注目画素を含む局所的な1次元的な領域を複数の態様で設定し、
画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを前記複数の態様の領域について順次に行い、
前記分散の値が最初に前記範囲に入った時点で残りの領域について画素値の分散を求めることを止めて、前記範囲に入った領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する、ことを特徴とする画像処理方法。 - 前記範囲の上限は前記元画像のノイズの分散である、ことを特徴とする請求項1に記載の画像処理方法。
- 前記複数の態様の領域の分散の値がいずれも前記範囲に入らないときは、前記分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像処理方法。
- 元画像において注目画素を含む局所的な1次元的な領域を複数の態様で設定する領域設定手段と、
画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを前記複数の態様の領域について順次に行い、前記分散の値が最初に前記範囲に入った時点で残りの領域について画素値の分散を求めることを止める分散計算/判定手段と、
前記分散の値が最初に前記範囲に入った領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する画像形成手段と、を具備することを特徴とする画像処理装置。 - 前記範囲の上限は前記元画像のノイズの分散である、ことを特徴とする請求項4に記載の画像処理装置。
- 前記画像形成手段は、前記複数の態様の領域の分散の値がいずれも前記範囲に入らないときは、前記分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する、ことを特徴とする請求項4または請求項5に記載の画像処理装置。
- 対象から信号を収集する信号収集手段と、
前記収集した信号に基づいて元画像を生成する元画像生成手段と、
前記元画像において注目画素を含む局所的な1次元的な領域を複数の態様で設定する領域設定手段と、
画素値の分散を求めてその値が予め定めた範囲に入るか否かを判定することを前記複数の態様の領域について順次に行い、前記分散の値が最初に前記範囲に入った時点で残りの領域について画素値の分散を求めることを止める分散計算/判定手段と、
前記分散の値が最初に前記範囲に入った領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する画像形成手段と、を具備することを特徴とする画像撮影装置。 - 前記範囲の上限は前記元画像のノイズの分散である、ことを特徴とする請求項7に記載の画像撮影装置。
- 前記画像形成手段は、前記複数の態様の領域の分散の値がいずれも前記範囲に入らないときは、前記分散の値が最も小さい領域の画素値の平均値を前記注目画素の新たな画素値として画像を形成する、を具備することを特徴とする請求項7または請求項8に記載の画像撮影装置。
- 前記信号は磁気共鳴信号である、ことを特徴とする請求項7ないし請求項9のうちのいずれか1つに記載の画像撮影装置。
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